DE102017009903A1 - Motor vehicle with a component of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Einen Kraftwagen mit einer Komponente (12) einer Verbrennungskraftmaschine (16), wobei in dem Kraftwagen ein zur Komponente (12) hin orientierter abstehender Vorsprung (38) vorgesehen ist, mittels welchem die Komponente (12) bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt zu zertrümmern ist.The invention relates to a motor vehicle with a component (12) of an internal combustion engine (16), wherein in the motor vehicle to the component (12) oriented protruding projection (38) is provided, by means of which the component (12) targeted at an accidental force application is smashed.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen, mit einer Komponente einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to a motor vehicle, with a component of an internal combustion engine.
Die
Außerdem offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren lässt.Object of the present invention is to develop a motor vehicle of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous accident behavior can be realized.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a motor vehicle having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um ein Fahrzeug der im Patentanspruch 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer unfallbedingten Verkürzung des Deformationsbereichs die Komponente gezielt zertrümmert wird.In order to develop a vehicle of the type specified in claim 1 such that a particularly advantageous accident behavior can be realized, it is inventively provided that in an accidental shortening of the deformation region, the component is deliberately smashed.
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei der Entwicklung moderner Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ist eine möglichst kurze Vorbaulänge wünschenswert, insbesondere bei Verwendung eines Front-Quer-Antriebs. Für einen auch als Fahrzeugcrash bezeichneten Unfall des Kraftwagens, insbesondere bei einer Frontalkollision, entsteht dadurch ein gewisser Anspannungsgrad, da ein nur geringer Verformungsweg zur Verfügung steht, um kinetische Energie beziehungsweise Unfallenergie abbauen zu können. Besonders relevant für den Abbau beziehungsweise die Absorption einer hohen Menge an Unfallenergie beziehungsweise kinetischer Energie ist der insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende freie Abstand zwischen einem Stirnwandquerträger und einem Antriebsstrang zum Antreiben des jeweiligen Kraftwagens. Es wurde gefunden, dass üblicherweise Komponenten beispielsweise des jeweiligen Antriebsstrangs zu einer Blockbildung führen können beziehungsweise blockbildend wirkten, sofern diese nicht, wie nach dem Stand der Technik aus dem Deformationsbereich abgleiten. Ein Abgleiten von Komponenten aus dem Deformationsbereich kann zu Sekundärschäden außerhalb des Deformationsbereichs führen. Dieser Nachteil kann nun mittels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs vermieden werden.The invention is based in particular on the following finding: In the development of modern motor vehicles, especially passenger cars, the shortest possible head length is desirable, in particular when using a front-transverse drive. For a designated as vehicle crash accident of the motor vehicle, especially in a frontal collision, this creates a certain degree of tension, since only a small deformation path is available to reduce kinetic energy or accident energy can. Particularly relevant for the degradation or absorption of a high amount of accident energy or kinetic energy is the running in particular in the vehicle longitudinal free distance between an end wall cross member and a drive train for driving the respective motor vehicle. It has been found that components, for example of the respective drive train, can usually lead to block formation or have a blocking effect, provided that they do not slip off the deformation region as in the prior art. Slippage of components from the deformation area can lead to secondary damage outside the deformation area. This disadvantage can now be avoided by means of the vehicle according to the invention.
Unter eine Komponente gezielt zu zertrümmern soll insbesondere verstanden werden, dass die Komponente unter Desintegration ihrer äußeren Struktur zumindest hinsichtlich ihrer Ausdehnung in einer Richtung verkürzt wird. Die Verkürzung der Komponente verhindert somit die Blockbildung und gibt somit weiteren Deformationsweg frei - sie ermöglicht es den Deformationsbereich weiter zu deformieren.In particular, it is to be understood by deliberately destroying a component that the component is shortened by disintegrating its outer structure, at least with regard to its expansion in one direction. The shortening of the component thus prevents the block formation and thus releases further deformation path - it makes it possible to further deform the deformation area.
Vorteilhafterweise kann durch die Zertrümmerung der Komponente ein Energieabsorptionselement eine Aufprallenergie in Verformungsenergie umwandeln. Durch die Zertrümmerung der Komponente kann bei einem Aufprall ein größerer Deformationsweg als nach dem Stand der Technik bereitgestellt werden. Dieser vergrößerte Deformationsweg wiederum ermöglicht es energieaufnehmenden Komponenten, wie beispielweise Längsträger oder Crashboxen Aufprallenergie in Verformungsenergie umzuwandeln. Darunter, dass eine Komponente Aufprallenergie in Verformungsenergie umwandelt, soll insbesondere verstanden werden, dass die Komponente verformt und/oder in ihrer Struktur aufgelöst wird.Advantageously, by the fragmentation of the component, an energy absorbing element can convert an impact energy into deformation energy. By fragmentation of the component, a larger deformation path can be provided in an impact than in the prior art. In turn, this increased deformation path allows energy absorbing components, such as side members or crash boxes, to convert impact energy into deformation energy. From the fact that a component converts impact energy into deformation energy, it should be understood in particular that the component is deformed and / or dissolved in its structure.
Besonders bevorzugt wird die Zertrümmerung durch Eindringen eines harten Penetrators unterstützt. Dieser Penetrator kann beispielsweise in Form eines Keils, einer Kante, eines Dorns oder einer Verstärkung eines angrenzenden Bauteils ausgeführt sein. Dieser kann sich in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vor der Zertrümmerung der Komponente außerhalb dieser, beispielsweise an einem Strukturbauteil, wie einem Träger des Fahrzeugs befinden. Im Anwendungsfall kann der Penetrator die Komponente annähernd punkt- oder linienförmig belasten und damit die Zertrümmerung dieser durch lokales Überlasten einleiten.Particularly preferably, the fragmentation is supported by the penetration of a hard penetrator. This penetrator may for example be designed in the form of a wedge, an edge, a mandrel or a reinforcement of an adjacent component. This may, in a particularly preferred embodiment, be located outside of the fragmentation of the component, for example on a structural component, such as a carrier of the vehicle. In the application, the penetrator can load the component approximately point or line-shaped and thus initiate the fragmentation of these by local overloading.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Komponente um ein von einem Abgas durchströmtes Element, wie beispielweise einen Katalysator oder ein Gehäuse einer Antriebsmaschine. Das vom Abgas durchströmte Element kann dabei als Abgasnachbehandlungselement ausgeführt sein. Hierbei ist das Abgasnachbehandlungselement bevorzugt ein Katalysator. Das Abgasnachbehandlungselement ist beispielsweise eine poröse, keramische Struktur, welche in dem Aufnahmeraum und somit in dem Gehäuse aufgenommen ist. Das Gehäuse ist beziehungsweise die Schalenelemente sind beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Wird der Katalysator beziehungsweise das Gehäuse und somit das Abgasnachbehandlungselement bei einem Unfall zuverlässig mit einer definierten Kraft zerstört beziehungsweise zertrümmert, so kann der Katalysator nicht mehr blockbildend mit dem Stirnwandquerträger zusammenwirken und trägt zu einem positiven Unfallverhalten des Kraftwagens bei.In one embodiment, the component is an element through which an exhaust gas flows, such as, for example, a catalytic converter or a housing of a drive machine. The element through which the exhaust gas flows can be embodied as an exhaust gas aftertreatment element. In this case, the exhaust gas aftertreatment element is preferably a catalyst. The exhaust aftertreatment element is, for example, a porous, ceramic structure which is accommodated in the receiving space and thus in the housing. The housing is or the shell elements are formed for example of a metallic material. If the catalytic converter or the housing and thus the exhaust aftertreatment element are reliably destroyed or smashed in a crash with a defined force, then so the catalyst can no longer block-forming interact with the end wall cross member and contributes to a positive accident behavior of the motor vehicle.
Das gegenüber dem zweiten Schalenelement festerer und beispielsweise als Unterschale ausgebildete erste Schalenelement dient zur Absicherung einer hinreichenden Stabilität bei. Das gegenüber dem ersten Schalenelement weichere und beispielsweise als Oberschale ausgebildete zweite Schalenelement dient einem Einleiten einer gezielten Zerstörung des Katalysators, insbesondere in Richtung des Stirnwandquerträgers, sodass der Katalysator bei einer unfallbedingten und insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kraftbeaufschlagung gezielt und definiert verformt wird, insbesondere ohne blockbildend zu wirken.The opposite of the second shell element firmer and designed, for example, as a lower shell first shell element is used to secure a sufficient stability. The second shell element, which is softer than the first shell element and designed, for example, as an upper shell, serves to initiate targeted destruction of the catalyst, in particular in the direction of the end wall cross member, so that the catalyst is intentionally and selectively deformed in a force-induced and especially in the vehicle longitudinal force application, in particular without blocking Act.
Die gezielte Zerstörung des Katalysators wird beispielsweise durch wenigstens einen in zumindest einem der Schalenelemente angeordneten Körper und/oder durch wenigstens einen extern am Kraftwagen beziehungsweise an dessen Karosserie angeordneten Penetrator eingeleitet. Insgesamt kann mittels des erfindungsgemäßen Kraftwagens ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit für Insassen des Kraftwagens darstellbar ist.The targeted destruction of the catalyst is initiated, for example, by at least one body arranged in at least one of the shell elements and / or by at least one penetrator arranged externally on the motor vehicle or on its body. Overall, a particularly advantageous accident behavior can be realized by means of the motor vehicle according to the invention, so that a particularly high level of safety for occupants of the motor vehicle can be represented.
Ein weiterer Hintergrund der Erfindung ist, dass bei einem Unfall so genannte Unfallstrukturen des Kraftwagens deformiert werden, um gezielt kinetische Energie des Kraftwagens beziehungsweise Unfallenergie abzubauen, das heißt zu absorbieren. Eine solche Unfallstruktur, welche auch als Crashstruktur oder Crashbox bezeichnet wird, umfasst beispielsweise Längsträger, welche insbesondere bei einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gestaut und dadurch deformiert werden. Eine solche Verformung von Unfallstrukturen und eine damit einhergehende Absorption von kinetischer Energie beziehungsweise von Unfallenergie geschehen insbesondere solange, bis blockbildende Komponenten eine weitere Verkürzung des Vorbaus des Kraftwagens beeinträchtigen beziehungsweise verhindern oder unmöglich machen. In der Folge kommt es zu ansteigenden Verzögerungen.Another background of the invention is that so-called accident structures of the motor vehicle are deformed in an accident in order to selectively reduce kinetic energy of the motor vehicle or accident energy, that is to absorb. Such an accident structure, which is also referred to as a crash structure or crash box, includes, for example, longitudinal members, which are stowed in particular in an extending in the vehicle longitudinal direction accidental application of force and thereby deformed. Such a deformation of accident structures and a concomitant absorption of kinetic energy or of accident energy occur, in particular, until block-forming components impair or prevent further shortening of the front end of the motor vehicle or make it impossible. As a result, there are increasing delays.
Die Idee der Erfindung ist es nun, bei einem Unfall ansonsten blockbildende Komponenten wie beispielsweise den Katalysator oder das Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine zu zertrümmern, um eine weitere Deformation und damit eine weitere Energieaufnahme der Unfallstrukturen des Kraftwagens zu ermöglichen. Die Zertrümmerung beziehungsweise die eine Desintegration der genannten, ansonsten blockbildenden Komponente der Verbrennungskraftmaschine verbraucht zusätzlich Energie und entlastet damit zusätzlich die Unfallstrukturen. Beispiele für eine Komponente der Verbrennungskraftmaschine im Rahmen der Erfindung sind potentiell bei einem Unfall zu zertrümmernde Komponenten wie beispielsweise: Kurbelgehäuse, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse, von Verbrennungskraftmaschinen, Elektrotraktionsmotoren, Bestandteile der Abgasanlage wie Abgasturbolader, Schalldämpfer, Katalysatoren, Partikelfilter, Nebenaggregate wie Klimakompressoren, Generatoren, Pumpen, Getriebe, Achskomponenten oder Integralträger.The idea of the invention is now to smash otherwise block-forming components such as the catalyst or the housing of an internal combustion engine in an accident, to allow further deformation and thus further energy absorption of the accident structures of the motor vehicle. The fragmentation or the disintegration of the aforementioned, otherwise block-forming component of the internal combustion engine additionally consumes energy and thus additionally relieves the accident structures. Examples of a component of the internal combustion engine in the context of the invention are potentially in an accident components to be crushed such as: crankcase, in particular cylinder crankcases, internal combustion engines, electric traction motors, components of the exhaust system such as turbochargers, mufflers, catalysts, particulate filters, ancillaries such as air compressors, generators, pumps , Gearbox, axle components or integral carrier.
Im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwagen können hierdurch deutlich geringere Verzögerungen bei einem Aufprall realisiert werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit darstellbar ist. Ferner kann der Kraftwagen im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwagen gewichtsgünstiger und mit geringeren Außenabmessungen ausgeführt werden, wodurch der Kraftwagen insgesamt besonders effizient und somit energieverbrauchsarm betrieben werden kann. Als konkretes Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise vorgesehen, insbesondere bei einem Kraftwagen mit vorne quer eingebautem Verbrennungsmotor, den Katalysator zu zertrümmern, um Unfallenergie aufzunehmen und Verformungsweg für den Kraftwagen beziehungsweise für die Unfallstrukturen freizumachen.In comparison to conventional motor vehicles, significantly lower delays in the event of an impact can be realized thereby, so that a particularly high level of safety can be achieved. Furthermore, the car can be carried out in a lighter weight and with smaller outer dimensions compared to conventional cars, whereby the car can be operated in total particularly efficient and thus low energy consumption. As a concrete embodiment example, it is provided, for example, in a motor vehicle with front transverse installed internal combustion engine, to smash the catalyst to absorb accident energy and free deformation path for the car or for accident structures.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an zumindest einem ersten Schalenelement wenigstens ein zu der Komponente hin orientierter abstehender Vorsprung vorgesehen ist, mittels welchem die Komponente bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt zu zertrümmern ist. Erfindungsgemäß ist somit beispielsweise ein insbesondere als Kraftwagen ausgebildetes Fahrzeug vorgesehen, bei welchem bei einer unfallbedingten Verkürzung einer Deformationszone, insbesondere in einem Vorbau des Fahrzeugs, die Komponente zertrümmert wird. Die Zertrümmerung wird beispielsweise durch Eindringen wenigstens eines harten Penetrators unterstützt. Vor dem Unfall befindet sich der Penetrator beispielsweise außerhalb der zu zertrümmernden Komponente. Bei der Komponente handelt es sich insbesondere um ein Abgasnachbehandlungselement, wie beispielsweise einen erfindungsgemäßen Katalysator.In one embodiment of the invention, it is provided that at least one protruding projection oriented towards the component is provided on at least one first shell element, by means of which the component is intentionally to be shattered in the event of an accident-induced application of force. Thus, according to the invention, for example, a vehicle designed in particular as a motor vehicle is provided, in which case the component is shattered in the event of an accident-related shortening of a deformation zone, in particular in a stem of the vehicle. The fragmentation is supported for example by penetration of at least one hard penetrator. For example, before the accident, the penetrator is outside the component to be smashed. The component is in particular an exhaust aftertreatment element, such as a catalyst according to the invention.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in Einbaulage des Katalysators eines der Schalenelemente in Fahrzeuglängsrichtung vor dem anderen Schalenelement angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that in the installation position of the catalyst one of the shell elements is arranged in the vehicle longitudinal direction in front of the other shell element.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens eines der Schalenelemente zumindest eine Soll-Versagensstelle aufweist, an welcher das wenigstens eine Schalenelement bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung gezielt versagt.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that at least one of the shell elements has at least one predetermined failure point at which the at least one shell element selectively fails in an accidental application of force.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Halteanordnung des Katalysators an einer Karosserie eines erfindungsgemäßen hier als Kraftwagen ausgeführten Fahrzeugs; -
2 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht des Katalysators gemäß einer ersten Ausführungsform; -
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Halteanordnung; -
4 eine schematische Querschnittsansicht des Katalysators gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
5 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht des Katalysators gemäß der zweiten Ausführungsform; und -
6 eine schematische Querschnittsansicht des Katalysators gemäß einer dritten Ausführungsform.
-
1 a schematic perspective view of a holding arrangement of the catalyst on a body of a vehicle according to the invention executed here as a motor vehicle; -
2 a schematic and partially sectioned perspective view of the catalyst according to a first embodiment; -
3 a detail of a further schematic perspective view of the holding arrangement; -
4 a schematic cross-sectional view of the catalyst according to a second embodiment; -
5 a partial cross-sectional view of the catalyst according to the second embodiment; and -
6 a schematic cross-sectional view of the catalyst according to a third embodiment.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Kommt es beispielsweise zu einem Unfall des Kraftwagens, bei dem der Kraftwagen frontal auf ein Unfallhindernis aufprallt, sodass der Unfall eine Frontalkollision des Kraftwagens ist, so kommt es zu einer in
Um nun ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren zu können, ist eine solche besondere Gestaltung des Katalysators
Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zur Realisierung der besonderen Gestaltung des Katalysators
Um eine gezielte Zerstörung zu realisieren, ist beispielsweise an dem Schalenelement
Insgesamt ist erkennbar, dass der Katalysator
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Halteanordnungholding assembly
- 1212
- Katalysatorcatalyst
- 1414
- Karosseriebody
- 1616
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1818
- Motorraumengine compartment
- 2020
- Querträgercrossbeam
- 2222
- Pfeilarrow
- 2424
- Gehäusecasing
- 2626
- Pfeilarrow
- 2828
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 3030
- Abgasnachbehandlungselementexhaust aftertreatment element
- 3232
- erstes Schalenelementfirst shell element
- 3434
- zweites Schalenelementsecond shell element
- 3636
- Vorsprunghead Start
- 3838
- Vorsprunghead Start
- 4040
- Prallflächebaffle
- 4242
- HochtemperaturwolleHigh temperature wool
- 4444
- Kurbelgehäusecrankcase
- 4545
- Schalenhälfteshell half
- 4646
- Schalenhälfteshell half
- 4848
- SchweißnahtWeld
- dd
- Wanddickewall thickness
- SS
- Soll-VersagensstelleTarget failure point
- tt
- Dickethickness
- VV
- Verbindungsstellejunction
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- DE 102008060581 [0003]DE 102008060581 [0003]
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2017
- 2017-10-24 DE DE102017009903.0A patent/DE102017009903A1/en active Pending
Patent Citations (4)
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